KR20160076351A - 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 처리 장치 - Google Patents

화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 거치시키는 웨이퍼 거치대와; 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼로부터 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖도록 기체를 분사하는 기체 분사부를; 포함하여 구성되어, 웨이퍼의 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖는 기체를 고압 분사함에 따라, 기체 분사부에 의해 형성되는 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간은 압력이 주변보다 높아져, 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간의 유체가 보다 낮은 압력의 기체 분사부에 형성된 기체 유동층으로 빨려들어가는 유동이 발생되면서, 웨이퍼로부터 분리되는 액적이 곧바로 기체 유동층을 따라 웨이퍼로부터 멀리 이동하여 웨이퍼의 표면에 재부착되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.

Description

화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼의 처리 장치 {WAFER TREATING APPARATUS FOR WAFER POLISHED BY CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PROCESS}
본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 세정하거나 헹구거나 건조하는 장치로서 헹굼이나 세정을 위하여 공급한 액적이나 웨이퍼의 표면으로부터 분리된 액적이 웨이퍼 표면에 재부착되는 것을 억제하여 세정 효율이나 건조 효율을 향상시킨 웨이퍼 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼와 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이다. 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼는 연마 공정 중에 다수의 입자와 슬러리 등이 묻게 되어, 웨이퍼의 세정 공정이 반드시 필요하다.
일반적으로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼는 다단계의 세정 공정과, 헹굼 공정 및 건조 공정을 거치는 데, 이들 과정에서 웨이퍼를 정지된 상태로 위치시킬 수도 있지만, 웨이퍼를 제자리에서 스핀 회전시키면서 세정, 헹굼, 건조 공정을 행함으로써 이들 처리 공정의 효율을 보다 높일 수 있다.
예를 들어, 도1에 도시된 종래의 스핀 방식의 헹굼 건조 장치(9)는, 웨이퍼를 거치한 상태로 회전하는 웨이퍼 거치대(10)와, 웨이퍼 거치대(10)의 둘레를 감싸는 커버(20)와, 웨이퍼 거치대(10)에 설치되어 웨이퍼(W)를 접촉한 상태로 위치시키는 위치 핀(30)과, 웨이퍼 거치대(10)를 회전 구동시키는 구동 모터(40)와, 웨이퍼 거치대(10)를 중심으로 하나의 챔버를 형성하는 케이싱(50)과, 상측에서 하방으로의 공기 유동(60a)을 발생시키는 공기 유동 발생기(60)와, 공기 유동 발생기(60)에서 발생된 공기 유동(60a)의 단면을 줄여 하방 유동(80a)의 속도를 증가시키는 공기 조절기(70)와, 위치 핀(30)에 위치한 웨이퍼(W)의 표면에 세정이나 헹굼을 위한 용액(80a)을 분사하는 용액 분사기(80)와, 케이싱(50) 내부의 공기나 액체를 도면부호 95a로 표시된 방향으로 외부로 배출하는 배출 파이프(95)로 구성된다.
여기서, 웨이퍼 거치대(10)는 구동 모터(40)와 함께 회전하는 회전축(42)에 고정되어 회전 구동된다. 이 때, 공기 조절기(70)를 통과하여 하방으로 불어오는 공기 유동(70a)이나 용액 분사기(80)로부터 분사된 용액(80a)은 웨이퍼의 표면에 부딪혀 웨이퍼 표면을 건조시키거나 세정한 후, 다시 상측으로 되튀는 유동(66)을 형성하게 된다.
그러나, 이와 같이 상측으로 되튀는 유동(66)에 의하여 웨이퍼(W)의 판면에 묻어있던 액체가 공기중을 부유하다가 다시 웨이퍼(W)의 판면에 앉아 건조 효율이 낮아지는 문제가 있으며, 용액 분사기(80)로부터 웨이퍼(W)의 판면에 분사된 용액(80a)이 웨이퍼의 판면을 세정하여 이물질을 공기 중으로 되튀긴 다음에 다시 이물질이 웨이퍼(W)의 판면에 앉아 세정 효율이나 헹굼 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 웨이퍼를 스핀 회전시키면서 세정하거나 헹구거나 건조하는 공정 중에 주변 유동이 다시 웨이퍼(W)의 판면에 앉는 것을 차단하여, 2차 오염이나 세정 등의 효율이 낮아지는 것을 방지하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼를 고속으로 스핀 회전시키면서 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 행하는 중에, 웨이퍼의 판면을 타격한 액체나 공기를 신속하게 외부로 배출하여, 웨이퍼를 세정하거나 헹굼, 건조하는 공정에서, 웨이퍼 상측에서 부유하는 오염된 액적이 낙하하여 웨이퍼의 2차 오염이 발생되는 것을 방지하고, 또한 웨이퍼에 오염된 액적이 낙하하여 반점이 발생되는 것도 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼의 처리 효율을 향상시키고, 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 처리 장치로서, 웨이퍼를 거치시키는 웨이퍼 거치대와; 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼로부터 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖도록 기체를 분사하는 기체 분사부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치를 제공한다.
이는, 웨이퍼의 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖는 기체를 고압 분사함에 따라, 기체 분사부에 의해 형성되는 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간은 압력이 주변보다 높아져, 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간의 유체가 보다 낮은 압력의 기체 분사부에 형성된 기체 유동층으로 빨려들어가는 유동이 발생되면서, 웨이퍼로부터 분리되는 액적이 곧바로 기체 유동층을 따라 웨이퍼로부터 멀리 이동하여 웨이퍼의 표면에 재부착되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 기체 분사부에 의하여 웨이퍼의 상측에 형성되는 기체 유동층은 기체 유동층의 상측에 부유하는 액적과 이물질이 웨이퍼의 표면으로 내려앉는 것을 방지하는 역할도 한다. 이를 통해, 웨이퍼의 건조 공정을 보다 신속하게 행할 수 있는 잇점이 얻어진다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '기체 유동층'은 기체 분사부에 의하여 형성되는 '기체의 유동'을 지칭하는 것으로, '층(層)'이라는 용어에 의하여 기체의 유동의 두께를 제한하거나 층류로 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 표면에 액체를 분사하는 용액 분사부를; 더 포함하여 구성되어, 상기 용액 분사부로부터 분사되는 세정액이나 헹굼액이 웨이퍼의 표면을 타격하여 이물질을 제거하고, 웨이퍼의 표면으로부터 분리되는 액적과 이물질이 곧바로 기체 유동층을 따라 웨이퍼로부터 멀리 이동하여 웨이퍼의 표면에 재부착되는 것을 방지함으로써, 웨이퍼의 헹굼 및 세정 공정을 보다 짧은 시간 내에 행할 수도 있다.
이 때, 액체를 분사하는 수평 방향성분과 상기 기체 분사부에서 기체를 분사하는 수평 방향 성분이 90도 이하의 편차를 갖는 예각을 이루게 분사되어, 세정액이나 헹굼액이 기체와의 유동 방향이 서로 상충되지 않아 난류의 발생을 최소화하면서 보다 효율적으로 웨이퍼 주변의 액적과 이물질을 바깥으로 배출시킬 수 있으며, 기체 분사부에 의해 기체층이 보다 확실하게 형성된다.
그리고, 웨이퍼 거치대는 고속으로 스핀 회전 구동되면서 건조, 헹굼 및 세정 공정이 행해질 수 있다. 웨이퍼가 스핀 회전되면서 건조, 헹굼 및 세정 공정이 이루어질 경우에는, 용액 분사부에 의하여 분사되는 세정액이나 헹굼액이 웨이퍼의 판면 전체에 한번에 도달하지 않더라도 무방하며, 회전에 의한 원심력으로 웨이퍼의 표면에 잔류하는 액적이 분리되는 잇점을 얻을 수 있다.
상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 케이싱을; 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 기체 분사부에서 분사되는 기체를 배출시키는 배출 통로의 배출구가 상기 기체 분사부에 의하여 분사되는 상기 기체의 목적 지점의 상기 케이싱에 형성된다. 이에 의하여, 기체 분사부에 의하여 분사되는 기체 유동은 대부분 배출구를 통해 외부로 배출되고, 이와 함께 웨이퍼의 표면으로부터 분리된 이물질과 액적도 곧바로 외부로 배출시킬 수 있게 된다.
여기서, 기체 분사부에 의하여 형성되는 기체 유동층은 웨이퍼의 판면의 대부분에 걸쳐 형성되게 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 기체 분사부에 의하여 형성되는 기체 유동층은 넓은 폭에 걸쳐 형성된다. 이는, 다수의 배출구가 폭방향으로 다수 배치된 구성과 동일한 것이다. 따라서, 기체 분사부의 기체 유동이 향하는 목적 지점에 형성되는 배출구는 높이에 비하여 폭이 2배 이상 넓게 형성되어, 기체 유동부로부터 분사되는 기체 유동을 일거에 외부로 배출시켜, 웨이퍼로부터 분리된 이물질과 액적의 배출 효율을 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 배출구와 외기와 연통되는 배출 통로에는 흡입 펌프가 설치되어, 상기 배출구에 부압을 인가하여 강제 배출시킴으로써, 케이싱 내부의 기체 유동장을 보다 신속하게 외부로 배출시킬 수 있다.
이를 위하여, 상기 기체 분사부는 다수로 형성되어, 상기 웨이퍼의 판면의 상측 전체에 걸쳐 기체 유동층을 형성한다. 이 때, 기체 분사부는 웨이퍼의 판면에 대하여 3mm 내지 50mm의 높이로 분사하는 것이 좋다. 이를 통해, 주변 보다 높은 압력 상태를 유지하는 공간을 웨이퍼의 판면과 기체 분사부에 의해 분사되는 기체 유동층의 사이에 형성하여, 이 공간에 부유하는 이물질과 액적을 기체 유동층을 타고 외부로 배출시킬 수 있다.
그리고, 상기 기체 분사부에서 분사되는 기체는 질소 가스와 공기 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 거치대의 상측에는 하방으로의 가스 유동장이 상기 기체 유동에 비하여 낮은 유속으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 기체 분사부에 의해 분사되어 형성되는 기체 유동층의 상측에서 부유하는 이물질과 액적이 가스 유동장을 타고 하방으로 내려와 기체 유동층을 타고 바깥으로 배출된다.
또한, 상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 케이싱이 구비되고, 상기 케이싱의 바닥면에는 배출공이 형성되어, 기체 유동층의 하측에 부유하는 이물질과 액적은 케이싱 바닥면의 배출공을 통해 외부로 배출시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 웨이퍼의 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖는 기체를 고압 분사함에 따라, 기체 분사부에 의해 형성되는 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간은 압력이 기체 유동층에 비하여 더 높게 되어, 기체 유동층과 웨이퍼의 사잇 공간의 유체가 기체 분사부에 형성된 기체 유동층으로 빨려들어가는 유동이 발생되면서, 웨이퍼로부터 분리되는 액적이 곧바로 기체 유동층을 따라 웨이퍼로부터 멀리 이동하여 웨이퍼의 표면에 재부착되는 것을 방지하여 세정 효율 및 헹굼 건조 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 기체 분사부에 의하여 형성되는 기체 유동층의 하류측에 높이에 비하여 폭이 길게 형성된 배출구가 형성되어 원활하게 강제 배출됨으로써, 웨이퍼의 상측에서 부유하는 액적이나 이물질을 곧바로 외부로 배출시켜 2차 오염을 방지할 수 있어서 세정 건조 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 기체 분사부에 의해 형성되는 기체 유동층의 상측에 기체 유동층의 유속에 비하여 훨씬 낮은 유속으로 하방을 향하는 가스 유동이 형성되어, 기체 유동층의 상측에서 부유하는 액적과 이물질도 기체 유동층으로 유도하여, 기체 유동층을 타고 곧바로 바깥으로 배출시켜 재부착을 방지함으로써, 세정 효율 및 헹굼 건조 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼의 처리 효율을 향상시키고, 헹굼 건조 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
도1은 종래의 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼에 대하여 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼에 대하여 헹굼 건조 공정이 행해지는 웨이퍼 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도3은 도2의 'A'부분을 확대하여 본 발명의 작용 원리를 설명하기 위한 도면,
도4는 도3의 평면도,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(1)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치(100)는 웨이퍼를 거치시킨 상태로 회전시키는 웨이퍼 거치대(110)와, 웨이퍼 거치대(110)의 둘레를 감싸는 커버(120)와, 웨이퍼(W)의 표면에 액체를 분사하는 용액 분사부(130)와, 웨이퍼(W)의 표면에 이격된 상측에 기체를 고압 분사하여 기체 유동층(140a)을 형성하는 기체 분사부(140)와, 웨이퍼 거치대(110)를 수용하는 케이싱(150)과, 하방으로 기체(60a)를 공급하는 기체 발생부(60)와, 기체 발생부(60)로부터 공급되는 기체를 유동시켜 스핀 회전부(100)에 거치된 웨이퍼(W)의 표면에 하방으로의 기체 유동장을 형성하는 것을 보조하는 기체 안내부(70)와, 기체 분사부(140)에 의해 형성되는 기체 유동(140a)을 외부로 배출시키도록 케이싱(150)의 측벽으로부터 연장 형성된 제1배출통로(170)와, 케이싱(150)의 바닥면(152)으로부터 연장 형성된 제2배출통로(190)로 구성된다.
상기 웨이퍼 거치대(110)는 회전 구동되는 웨이퍼 거치대(110)와, 웨이퍼 거치대(110) 상에 설치되어 웨이퍼(W)를 거치하는 거치 핀(115)으로 이루어진다. 웨이퍼 거치대(110)는 구동 모터(117)의 회전에 연동하여 300rpm 내지 2500rpm의 고속으로 회전 구동되며, 구동 모터(117)로부터 회전 구동되는 회전축(117a)에 고정되어 함께 회전한다.
상기 거치 핀(115)은 고정 바(111)의 반경 끝단부에 위치하여, 웨이퍼(W)의 가장자리에 접촉한 상태로 웨이퍼(W)를 거치시킨다. 거치 핀(115)이 웨이퍼 거치대(110)와 함께 회전하므로, 거치 핀(115)에 거치되는 웨이퍼(W)도 함께 회전된다. 도면에는 거치 핀(115)이 웨이퍼(W)의 가장자리를 핀(115)의 틈에 끼우는 형태인 구성을 예로 들었지만, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 거치대(110)와 함께 회전하게 고정시키는 공지된 모든 수단(예를 들어, 흡입 고정 등)으로 대체될 수 있다.
상기 커버(120)는 웨이퍼 거치대(110)와 반경 방향으로 이격된 위치에서 웨이퍼 거치대(110)의 둘레를 감싸는 원형 형태로 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 커버(120)의 내주면은 웨이퍼(W)의 가장자리와 5mm 내지 100mm의 간격(c)을 두고 배치되어, 세정이나 헹굼, 건조 공정 중에 웨이퍼 상측의 공기가 웨이퍼 하측으로 이동하는 통로를 형성한다.
커버(120)는 거치 핀(115)에 거치되는 웨이퍼(W)에 비하여 높게 형성되는 구성이 도면에 예시되어 있지만, 기체 분사부(140)로부터 분사되는 기체 유동(140a)과 간섭되지 않도록 웨이퍼(W)의 판면에 비하여 수 mm만큼만 높게 형성되거나 웨이퍼(W)의 판면보다 더 낮은 높이로 형성될 수도 있다.
상기 용액 분사부(130)는 웨이퍼 거치대(110)에서 스핀 회전하는 웨이퍼(W)의 판면에 헹굼수나 세정액을 분사하여, 웨이퍼(W)의 판면에 잔류하는 이물질을 분리시켜 제거하는 역할을 한다. 도2에 도시된 장치(100)가 웨이퍼의 헹굼 건조 장치인 경우에는 용액 분사부(130)로부터 헹굼수(130a)가 분사되고, 도2에 도시된 장치(100)가 웨이퍼의 세정 장치인 경우에는 용액 분사부(130)로부터 세정액(130a)이 분사된다.
용액 분사부(130)에 의해 분사되는 용액(130a)는 웨이퍼(W)의 표면 전체에 도달할 수 있도록 넓은 면적에 걸쳐 도포될 수도 있지만, 웨이퍼(W)가 스핀 회전하고 있으므로 웨이퍼의 반경 길이에 해당하는 길이로 분사되어도 된다. 또한, 도면에는 용액 분사부(130)가 케이싱(150)에 고정된 구성이 예시되어 있지만, 세정 공정이나 헹굼 건조 공정 중에 용액 분사부(130)가 이동하면서 웨이퍼(W)의 표면에 액체를 분사할 수도 있다.
상기 기체 분사부(140)는 수평 방향 성분을 갖는 방향으로 공기나 질소 가스를 고압 분사한다. 따라서, 기체 분사부(140)는 수평 방향이나 경사진 방향으로 기체를 분사할 수 있다. 도4에 도시된 바와 같이 다수의 기체 분사부(140)가 구비되어 기체 유동층(140a)이 웨이퍼(W)의 판면 전체의 대부분을 덮게 된다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 상측에 이격 형성된 기체 유동층(140a)에 의하여 상측으로부터 하방으로의 유동에 대한 에어 커튼 역할을 하며, 동시에, 웨이퍼(W)의 판면과 기체 유동층(140a) 사이의 공간(Vs)의 압력이 기체 유동층의 압력에 비하여 더 높은 상태로 유도되어, 웨이퍼(W)의 판면과 기체 유동층(140a) 사이의 이물질과 액적이 기체 유동층(140a)을 타고 외부로 배출되게 하는 역할을 한다.
기체 분사부(140)에 의하여 분사되어 형성되는 기체 유동층(140a)은 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 높은 압력으로 케이싱(150)의 측벽에 도달하도록 분사된다. 그리고, 기체 유동층(140a)의 목적 지점인 케이싱(150)의 측벽에는 배출구(172)가 형성되어, 제1배출통로(170)를 통해 기체 유동층(140a)은 외부로 배출된다.
이 때, 기체 분사부(140)에서 분사되는 기체 유동층(140a)의 유동 방향(140d)은 용액 분사부(130)로부터 분사되는 용액의 분사 방향(130d)과 예각을 이루는 형태로 분사되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 용액 분사부(130)로부터 분사되는 세정액이나 헹굼액의 유동 방향(140d)이 기체 유동층(130a)와의 유동 방향(130d)이 서로 간섭되지 않아 난류의 발생을 최소화하면서 보다 효율적으로 웨이퍼 주변의 액적과 이물질을 바깥으로 배출시킬 수 있으며, 기체 분사부에 의한 기체 유동층(130a)도 보다 또렷하게 형성된다.
도4에 도시된 바와 같이 기체 분사부(140)로부터 분사되는 기체 유동층(140a)은 분사구로부터 퍼지는 형태로 분사되므로, 각각의 유동 방향(140d) 및 분사 방향(130d)은 모두 퍼지는 각도의 중앙부(도4 참조)를 가로지르는 방향을 지칭한다.
그리고, 기체 분사부(140)로부터 분사되어 형성되는 기체 유동층(140a)은 웨이퍼의 판면으로부터 3mm 내지 50mm의 높이(140h)에서 형성되게 분사되는 것이 좋다. 이를 통해, 주변 보다 높은 압력 상태를 유지하는 공간을 웨이퍼의 판면과 기체 분사부에 의해 분사되는 기체 유동층의 사이에 형성하여, 이 공간에 부유하는 이물질과 액적을 용이하게 기체 유동층으로 빨려들어가게 된다.
상기 케이싱(150)은 웨이퍼 거치대(110)를 수용하는 박스 형태로 형성되며, 밀폐된 형태로 형성될 수도 있지만 필요에 따라 다수의 구멍이 형성될 수 있다. 케이싱(150)에는 외부와 연통되는 제1배출통로(170)의 배출구(172)와 제1배출통로(190)의 배출공(192)이 각각 측벽과 바닥면(152)에 형성되어, 케이싱(150)의 내부에서 유동하는 액적과 이물질을 곧바로 배출시킨다.
상기 기체 발생부(60)는 공기를 하방으로 보내는 송풍기로 형성될 수도 있고, 질소 가스를 보관하고 있는 질소가스탱크를 개방하여 하방으로의 질소 가스 유동장을 형성하는 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로 반도체 생산라인에는 하방으로의 공기 유동장이 형성되어 있으므로, 이 공기 유동장에 의하여 기체 발생부(60)가 대체될 수도 있다.
상기 기체 안내부(70)는 상측에 비하여 하측에서의 통과 단면적이 작게 형성되어, 기체 발생부(60)에서 발생된 하방으로의 유동(60a)의 속도를 보다 빠르게 한다. 그러나, 기체 안내부(70)를 통과하여 하방을 향하는 가스 유동장(70a)은 기체 분사부(140)에 의하여 분사되는 기체 유동층(140a)의 유속에 비하여 40% 이하, 바람직하게는 10% 이하의 느린 유속으로 형성된다.
상기 제1배출통로(170)는 케이싱(150)의 측벽에 형성된 배출구(172)로부터 외부까지 연장 형성되어, 케이싱(150) 내부의 유체를 외부로 배출한다. 여기서, 배출구(172)는 기체 분사부(140)에서 분사하여 형성되는 기체 유동장(140a)의 목적지에 형성되므로, 기체 분사구(140)가 대향하고 있는 케이싱(150)의 측벽에 형성된다. 기체 분사부(140)로부터 분사되는 기체 유동층(140a)은 웨이퍼의 대부분을 덮는 넓은 면적을 갖게 형성되므로, 배출구(172)의 폭(170w)은 높이(170h)에 비하여 2배 이상 길게 형성된다.
그리고, 제1배출통로(170)에는 흡입 펌프(P1)가 설치되어, 배출구(172)의 주변에서 부유하는 유체를 빨아들여 외부로 신속하게 배출시킨다.
상기 제2배출통로(190)는 케이싱(150)의 바닥면(152)에 형성된 배출공(192)로부터 외부까지 연장 형성되어, 케이싱(150) 내부에서 웨이퍼(W)의 하측으로 이동한 유체를 외부로 배출한다. 그리고, 제2배출통로(190)에는 흡입 펌프(P2)가 설치되어, 배출구(192)의 주변에서 부유하는 유체를 빨아들여 외부로 신속하게 배출시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 처리 장치는, 웨이퍼(W)의 건조 공정에는 웨이퍼 거치대(110)를 스핀 회전시키면서 기체 유동층(140a)을 형성하여, 기체 유동층(140a)과 웨이퍼(W)의 표면의 사잇 공간(Vs)의 압력이 기체 유동층(140a)에 비하여 높은 상태가 되도록 유도된다. 이에 따라, 고속으로 스핀 회전 하는 웨이퍼(W)의 표면으로부터 분리된 액적은 공간(Vs)에 머무르지 않고, 상측에서 유동하는 기체 유동층(140a)으로 휩쓸리는 형태로 유동(88)하면서, 웨이퍼(W)의 상측의 바깥으로 기체 유동층(140a)과 함께 유동하게 된다.
동시에, 기체 유동층(140a)의 하류측에는 기체 유동층(140a)의 폭과 높이에 부합하는 크기로 배출구(172)가 형성되고, 흡입 펌프(P1)에 의하여 배출구(172)에 부압이 작용하므로, 기체 유동층(140a)의 기체 및 이와 함께 유동하는 액적과 이물질은 곧바로 제1배출통로(170)를 통해 외부로 배출(170a)된다.
한편, 기체 유동층(140a)의 유동에도 불구하고, 웨이퍼(W)의 하측으로 이동(87)하는 유체는, 흡입 펌프(P2)에 의해 흡입압이 인가되는 케이싱 바닥면(152)의 배출공(192)을 통해, 곧바로 외부로 배출(190a)된다.
또한, 기체 유동층(140a)에도 불구하고 웨이퍼(W)의 상측에 위치하는 이물질과 액적은 하방으로의 가스 유동장(70a)에 의하여 천천히 하방으로 내려오며, 하방으로 내려오던 이물질과 액적이 기체 유동층(140a)을 만나면, 충분히 빠른 유속으로 유동하여 압력이 낮아진 기체 유동층(140a)에 빨려들어가면서 제1배출통로(170)를 통해 외부로 배출(170a)된다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 처리 장치는, 웨이퍼(W)의 헹굼 및 세정 공정에서는, 웨이퍼 거치대(110)를 스핀 회전시키면서 용액 분사부(130)로부터 세정액이나 헹굼액(130a)을 웨이퍼(W)의 판면에 분사하게 되는데, 이와 동시에 기체 분사부(140)에 의하여 수평 방향 성분을 갖는 기체 유동층(140a)도 형성된다.
이 때, 기체 유동층(140a)의 유동 방향과 용액 분사부(130)로부터 분사되는 용액(130a)의 이동 방향이 서로 예각을 이루면서 진행하므로, 이들이 서로 엇갈리면서 각자의 유동을 방해하는 것을 최소화하면서 정해진 방향으로 유동한다.
용액 분사부(130)로부터 분사된 용액(130a)은 웨이퍼(W)의 판면을 타격하면서, 웨이퍼(W)의 표면에 묻어있던 이물질을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 분리시키고, 분리된 이물질과 웨이퍼를 타격하고 튀는 액적은 웨이퍼 상측 공간(Vs)에 비하여 압력이 낮은 기체 유동층(140a)으로 빨려 들어가고, 기체 유동층(140a)의 유동과 함께 배출구(172)를 통해 제1배출통로(170)를 통해 외부로 배출(170a)된다.
한편, 용액 분사부(130)로부터 분사된 용액(130a)의 분사 압력이 매우 높은 경우에는, 웨이퍼(W)의 판면을 타격하면서, 웨이퍼(W)의 표면에 묻어있던 이물질을 웨이퍼(W)의 표면으로부터 분리시키고, 분리된 이물질과 웨이퍼를 타격하고 튀는 액적 중 일부는 웨이퍼 상측 공간(Vs)에 비하여 압력이 낮은 기체 유동층(140a)을 뚫고 상측으로 올라가지만, 기체 유동층(140a)을 뚫고 상측으로 올라간 이물질과 액적은 하방으로의 가스 유동장(70a)을 타고 서서히 하방으로 이동하면서, 다시 기체 유동층(140a)으로 빨려 들어가고(88'), 기체 유동층(140a)의 유동과 함께 배출구(172)를 통해 제1배출통로(170)를 통해 외부로 배출(170a)된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 판면을 향하여 수평 방향 성분을 갖도록 기체를 분사하는 제2기체 분사부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼(W)의 판면에 분사되는 용액(130a)을 판면을 따라 이동하도록 유도하여 세정 효과를 높이면서, 기체 분사부(140)와 제2기체분사부(150)의 사이 영역에서만 유체가 유동하도록 보다 확실하게 유도할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.
이렇듯, 본 발명은, 웨이퍼의 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖는 기체를 고압 분사하여 기체 유동층(140a)을 형성함에 따라, 기체 분사부(140)에 의해 형성되는 기체 유동층(140a)과 웨이퍼(W) 판면과의 사잇 공간(Vs)은 압력이 기체 유동층(140a)에 비하여 더 높게 유도되어, 기체 유동층(140a)과 웨이퍼(W)의 사잇 공간(140a)의 공기 및 이물질, 액적은 모두 기체 분사부(140)에 의하여 형성된 기체 유동층(140a)으로 빨려들어간 후 기체 유동층(140a)과 함께 유동하여 곧바로 외부로 배출되게 함으로써, 건조 공정이나 헹굼 및 세정 공정에서 웨이퍼로부터 떨어져나간 오염된 이물질이나 액적이 웨이퍼의 표면에 재부착되는 것을 방지할 수 있게 되어, 세정 효율 및 헹굼 건조 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 웨이퍼 처리 장치 110: 웨이퍼 거치대
120: 커버 130: 용액 분사부
140: 기체 분사부 140a: 기체 유동층
150: 케이싱 60: 기체 발생부
70: 기체 안내부 170: 제1배출통로
172: 배출구 190: 제2배출통로
192: 배출공 150: 제2기체분사부

Claims (13)

  1. 화학 기계적 연마 공정을 마친 웨이퍼의 처리 장치로서,
    웨이퍼를 거치시키는 웨이퍼 거치대와;
    상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼로부터 상측으로 이격된 위치에 수평 방향 성분을 갖도록 기체를 분사하는 기체 분사부를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 케이싱을; 더 포함하여 구성되고, 상기 기체 분사부에서 분사되는 기체를 배출시키는 배출 통로의 배출구가 상기 기체 분사부에 의하여 분사되는 상기 기체의 목적 지점의 상기 케이싱에 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 배출구는 높이에 비하여 폭의 길이가 2배 이상 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 배출구와 외기와 연통되는 배출 통로에는 흡입 펌프가 설치되어, 상기 배출구에 부압을 인가하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 기체 분사부는 다수로 형성되어, 상기 웨이퍼의 판면의 상측에 기체 유동층을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 기체 분사부에서 분사되는 기체는 질소 가스와 공기 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대의 상측에는 하방으로의 가스 유동장이 상기 기체 분사부에 의해 형성되는 기체 유동에 비하여 낮은 유속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대를 수용하는 케이싱이 구비되고, 상기 케이싱의 바닥면에는 배출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 표면에 액체를 분사하는 용액 분사부를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 용액 분사부로부터 액체를 분사하는 수평 방향성분과 상기 기체 분사부에서 기체를 분사하는 수평 방향 성분이 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대는 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  12. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 거치대에 거치된 상기 웨이퍼의 판면을 따라 수평 방향 성분을 갖도록 기체를 분사하는 제2기체 분사부를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
  13. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 분사부에 의하여 분사되어 형성되는 기체 유동층은 상기 웨이퍼의 판면으로부터 3mm 내지 50mm의 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.
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